Carbamoyl phosphate synthetase III
کارباموئل فاسفیٹ سنتھیٹیس III (سی پی ایس III) کارباموئل فاسفیٹ سنتھیٹیس کی تین آئسوفارم میں سے ایک ہے، جو ایک انزائم ہے جو بہت سے حیاتیات میں کارباموئل فاسفیٹ کی فعال پیداوار کو متحرک کرتا ہے۔ سی پی ایس III (ای سی 6.3.5.5۔) ایک لگاز ہے (3.) جو کاربن نائٹروجن بانڈ بناتا ہے (6.3.) گلوٹامین کے ساتھ امیڈو-این-ڈونر کے طور پر (6.3.5.) (برینڈا دیکھیں)۔ سیاق و سباق بہت سے آبی جاندار، جن میں زیادہ تر مچھلیوں کی انواع شامل ہیں، امونیوٹیلک ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ میٹابولک فضلہ کے طور پر امونیا پیدا کرتے ہیں، جسے وہ عام طور پر اپنے گلوں کے ذریعے پھیلا کر خارج کرتے ہیں۔ زمینی ریڑھ کی ہڈی والے جانوروں کی طرح، کچھ مچھلیوں کی انواع میں بھی یوریا کو میٹابولک فضلہ کے طور پر نمایاں طور پر شامل کیا جاتا ہے۔ یہ رجحان لاروا کے مراحل سے متعلق ہے کیونکہ ان میں امونیا کو نکالنے کے لیے گل نہیں ہوتے ہیں، بلکہ کچھ انواع میں بالغ مرحلے میں بھی ہوتے ہیں۔ یوریا کی نمائندگی کرنے والے میٹابولک فضلے کے تناسب کی بنیاد پر، یہ انواع جزوی یا مکمل طور پر یوریوٹیلک ہیں۔ یوریٹیلک انواع آرنیتھائن-یوریا سائیکل (او یو سی) کے ذریعے یوریا پیدا کرتی ہیں جس میں سی پی ایس ایک اہم کردار ادا کرتا ہے۔ کارباموئل فاسفیٹ سنتھٹیس I زیادہ تر زمینی ریڑھ کی ہڈی والے جانور استعمال کرتے ہیں، اور ایسا معلوم ہوتا ہے کہ کچھ آبی انواع یوریا کی پیداوار سے نمٹنے کے لیے سی پی ایس III پر انحصار کرتی ہیں۔ مخصوص ماحول میں رہنے والی انواع کے لیے امونیا کے بجائے یوریا کو خارج کرنے کے کئی ممکنہ فوائد ہیں۔ مثال کے طور پر، یہ الکلین پانیوں میں امونیا کے مقابلے میں بہتر پھیلاؤ کی صلاحیت کی اجازت دیتا ہے، اور یہ پانی کے نقصان کو کم کرتا ہے، جو پانی سے باہر طویل عرصے تک تجربہ کرنے والی انواع جیسے پھیپھڑوں کی مچھلیوں کے لیے اہم ہو سکتا ہے۔ سی پی ایس III کو الکولیپیا جینس، پھیپھڑوں کی مچھلیوں، گلف ٹوڈ فش اوپسنس بیٹا، رینبو ٹراؤٹ اونکورہنکس مائیکس، اٹلانٹک ہالیبٹ ہپپوگلوسس ہپپوگلوسس، لارج ماؤتھ باس مائکروپٹرس سلموائڈز، عام کارپ سائپرینس کارپیو، اور مثال کے طور پر اسپینی ڈاگ فش سکوالس ایکانتھیا جیسے الاسمو برانچز میں بیان کیا گیا ہے۔ اس طرح یہ انزائم مچھلیوں میں تقسیم ہوتا نظر آتا ہے جس میں یوریٹلی کی مختلف ڈگری دکھائی دیتی ہے۔ رد عمل کا راستہ آرنیتھائن-یوریا سائیکل سی پی ایس III آرنیتھائن-یوریا سائیکل (او یو سی) میں ایک پیش خیمہ ہے۔ یہ راستہ ان حیاتیات میں ہوتا ہے جو امونیا کو براہ راست کیٹابولک فضلہ کے طور پر خارج نہیں کرتے ہیں۔ او یو سی کا بنیادی کام یوریا میں انتہائی زہریلے نائٹروجن فضلے (این ایچ 3) کو تبدیل کرنا ہے، جو کم زہریلا ظاہر کرتا ہے۔ اس چکر میں پانچ حیاتیاتی کیمیائی تعاملات شامل ہیں، جن میں سے پہلے دو مائٹوکونڈریل میٹرکس میں اور دیگر تین سائٹوسول میں ہوتے ہیں۔ مچھلیوں میں، یوریا سائیکل صرف چند ٹیلیوسٹوں میں پایا جاتا ہے، زیادہ تر ہوا کے افزائش کرنے والے یا بہت ہی مخصوص ماحول میں رہنے والی انواع جیسے کہ الکلین پانی، اور الاسمو برانچوں میں۔ سی پی ایس III کچھ الاسموبرانچ کے مائٹوکونڈریا میں اور کچھ ٹیلیوسٹس جگر اور/یا ایکسٹرا ہیپاٹک ٹشوز میں پایا جاتا ہے۔ یہ او یو سی سائیکل کے پہلے رد عمل میں مداخلت کرتا ہے، جو کہ اہم ہے کیونکہ یہ باقی سائیکل کو محدود کرتا ہے۔ اس طرح سی پی ایس III خلیے میں امونیا کی مقدار کو منظم کرنے میں ایک اہم کردار ادا کرتا ہے، جس میں امینو ایسڈ کی ترکیب کو برقرار رکھنے کے لیے کم سے کم ارتکاز کو برقرار رکھتے ہوئے اخراج کے لیے یوریا میں اس کی تبدیلی شروع کی جاتی ہے۔ کارباموئل فاسفیٹ کی ترکیب سی پی ایس III کے ذریعہ اتپریرک رد عمل یہ ہے: 2 اے ٹی پی + ایل-گلوٹامین + ایچ سی او 3-+ ایچ 20-2 اے ڈی پی + پی + ایل-گلوٹامیٹ + کارباموئل فاسفیٹ یہ رد عمل مائٹوکونڈریل میٹرکس میں ہوتا ہے اور اس میں 4 مراحل شامل ہوتے ہیں: بائیکاربونیٹ (ایچ سی او 3-) کو اے ٹی پی کا استعمال کرتے ہوئے فاسفوریلیٹ کیا جاتا ہے، جس سے کاربوکسی فاسفیٹ (سی ایچ او 6 پی 2-) گلوٹامین (سی 5 ایچ 10 این 2 او 3) پیدا ہوتا ہے جسے گلوٹامیٹ (سی 5 ایچ 9 این او 4) اور امونیا (این ایچ 3) میں ہائیڈرولائز کیا جاتا ہے۔ 1. اور 2. بیک وقت ہوتے ہیں۔ کاربوکسی فاسفیٹ پر امونیا کا نیوکلیوفیلک متبادل (-OH گروپ کو-NH2 گروپ کے ذریعہ تبدیل کرنا) انٹرمیڈیٹ پروڈکٹ کاربامیٹ (CH2NO2−) دوسرے ATP پر کاربامیٹ کا نیوکلیوفیلک متبادل پیدا کرتا ہے، جس سے پروڈکٹ کارباموئل فاسفیٹ () پیدا ہوتا ہے۔ سی پی ایس III، سی پی ایس I کی طرح، این-ایکٹیلگلوٹامیٹ پر منحصر ہے، جس کا مطلب ہے کہ اتپریرک انجام دینے کے لیے اس ایلوسٹرک ایفیکٹر کی ضرورت ہے۔ ساخت سی پی ایس III دو ذیلی اکائیوں پر مشتمل ہے: ایک سنتھٹیس اور ایک گلوٹامینز۔ ایسا لگتا ہے کہ یہ دونوں ذیلی اکائیاں سنتھیٹیس کے این-ٹرمینل سرے سے جڑی ہوئی ہیں (ہانگ ایٹ ال۔، 1994) ترتیب کے 38 پہلے امینو ایسڈ (این-ٹرمینل ترتیب) مائٹوکونڈریا میں درآمد کا اشارہ کرنے کے لیے مائٹوکونڈریل سگنل ترتیب کی نمائندگی کرتے ہیں۔ گلوٹامینز ذیلی اکائی Phe39 اور Ile407 کے درمیان واقع ہے اور خود اسے دو ڈومینز میں تقسیم کیا گیا ہے: Phe39 اور ASP165 کے درمیان ایک N-ٹرمینل ڈومین، اور Thr166 اور Ile407 کے درمیان واقع ایک C-ٹرمینل گلوٹامین امیڈ ٹرانسفر ڈومین (GAT)۔ سسٹین کے باقیات سسٹ294 کے ساتھ ساتھ تین ہسٹائڈائن کے باقیات ہسٹ 337، ہسٹ 367، اور ہسٹ 378 کی شناخت گلوٹامین پر منحصر سرگرمی کے لیے اہم کے طور پر کی گئی ہے۔ دوسرے لفظوں میں، یہ باقیات سی پی ایس III کو گلوٹامین کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ سنتھیٹیس ذیلی یونٹ Lys425 سے Gln15032 (C-ٹرمینل اینڈ) تک پھیلا ہوا ہے اور یہ بھی دو ڈومینز پر مشتمل ہے۔ پہلا Lys425 اور Ile977 کے درمیان اور دوسرا Met978 اور Gln1502 کے درمیان واقع ہے۔ ہر ایک میں اے ٹی پی بائنڈنگ سائٹ ہو سکتی ہے جو آرگ 719 اور اے ایس پی 768 کے درمیان اور آرگ 1260 اور الی 1304 کے درمیان واقع ہو۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ سی-ٹرمینل کے علاقے میں ایلوسٹرک ایفیکٹر این-ایکٹیلگلوٹامیٹ (این اے جی) کے فکسشن کے لیے بائنڈنگ سائٹ موجود ہے جو سی پی ایس III کے کام کرنے کے لیے ضروری ہے۔ سی پی ایس I میں دو سسٹین سی آئی ایس 1328 اور سی آئی ایس 1338 کی نشاندہی کی گئی ہے، جو این اے جی کو ایلوسٹرک ایفیکٹر کے طور پر بھی استعمال کرتے ہیں، لیکن سی پی ایس II میں نہیں، جو سرگرمی این اے جی سے متاثر نہیں ہوتی ہے۔ اس طرح، یہ دو سسٹین کے باقیات شاید سی پی ایس III کی ایلوسٹرک سرگرمی میں اہم کردار ادا کرتے دکھائی دیتے ہیں۔ ارتقاء اور سی پی ایس I اور سی پی ایس II کے ساتھ تعلق سی پی ایس II کے مقابلے میں سی پی ایس I کے قریب ہے۔ یہ دونوں انزائم ایک ہی طرح سے کام کرتے ہیں اور ایک ہی ایلوسٹرک ایفیکٹر استعمال کرتے ہیں۔ ان کے درمیان فرق یہ ہے کہ سی پی ایس III گلوٹامین کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرتا ہے جبکہ سی پی ایس میں امونیا استعمال کرتا ہوں۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ یہ انزائم ایک دوسرے سے تیار ہوئے ہیں۔ ایک مفروضہ یہ ہے کہ سی پی ایس II سب سے پہلے گلوٹامینز اور امونیا پر منحصر سنتھٹیس کے لیے جین کوڈنگ کے فیوژن کے بعد ظاہر ہوا۔ اس کے بعد سی پی ایس III گلوٹامینز کی ترتیب کی نقل کے نتیجے میں ہوگا، جس سے ایک دوسری گلوٹامین بائنڈنگ سائٹ بن جائے گی جو این-ایکٹیلگلوٹامیٹ ایلوسٹرک سائٹ میں تیار ہوئی۔ آخری قسم، سی پی ایس I گلوٹامین کے بجائے امونیا کو سبسٹریٹ کے طور پر استعمال کرنے میں تیار ہونے کے بعد ظاہر ہونے والی آخری قسم ہوگی۔ حوالہ جات ای سی 6.3.5